DE69909102T2

DE69909102T2 - Mehrscheiben-bremsvorrichtung

Info

Publication number: DE69909102T2
Application number: DE69909102T
Authority: DE
Inventors: James Kenneth Rearsby BUNKER
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 1998-08-15
Filing date: 1999-07-26
Publication date: 2004-04-29
Anticipated expiration: 2019-07-27
Also published as: DE69909102D1; ATE243818T1; KR100471912B1; EP1105656B1; KR20010074812A; JP2002522722A; US6705434B1; GB2340564A; AU5057899A; EP1105656A1; WO2000009903A1; JP4547090B2; CN1312893A; GB9817759D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Scheibenbremssystem, beispielsweise für ein Rad eines Fahrzeugs.
Ein herkömmliches Scheibenbremssystem umfasst eine Nabe, die auf einer Aufhängungsverbindung drehbar relativ zu dieser montiert ist, wobei die Nabe eine Befestigung für das Rad darstellt, und eine Scheibenbremse, die eine Bremsscheibe umfasst, die montiert ist, um sich mit der Nabe als Einheit zu drehen, Reibmaterialbeläge, die auf einander abgewandten Seiten der Scheibe angeordnet sind, und mindestens eine Kolben- und Zylindereinheit, die betätigbar ist, um die Beläge in Anlage mit der Scheibe zu drücken, um so die Nabe, und daher das Rad abzubremsen. Herkömmlicherweise ist die Kolben- und Zylindereinheit gleitbar auf einem Gleitstück montiert, das an die Aufhängungsverbindung des Fahrzeugs geschraubt ist. Die Scheibe ist üblicherweise starr an der Nabe befestigt, und ein Verschleiß der Beläge und/oder der Scheibe wird durch die Gleitbewegung des Zylinders aufgenommen.
Es sind Scheibenbremssysteme bekannt, in denen sich die Scheibe mit der Nabe zwar als Einheit dreht, aber auf der Nabe eine Gleitbewegung ausführen kann. Siehe beispielsweise GB 1 396 503 und WO 98/25804. Da die Scheiben jedoch relativ dünn sind, kippen sie häufig auf der Nabe und beeinflussen daher die Bremsfähigkeit. Ferner wird durch Rasseln der Scheibe gegen die Nabe verstärkt Lärm erzeugt. Bei höheren Scheibentemperaturen können diese Probleme besonders schwerwiegend sein, da, wenn es einen hohen Temperaturunterschied von beispielsweise 600°C zwischen der Bremsoberfläche der Scheibe und der Nabe gibt, sich die Scheibe von der Nabe weg beträchtlich ausdehnt, was die Probleme des Kippens und Rasseln vergrößert. Auf diese Probleme wird in WO 98/26192 eingegangen, worin die vorgeschlagene Lösung darin besteht, mehrere elastische Kraftapplikatoren vorzugeben, die zwischen der Nabe und der Scheibe montiert sind, wobei die Kraftapplikatoren radiale Kräfte auf die Scheibe ausüben, um deren Bewegung zu steuern, wobei die Kraftapplikatoren entlang dem Umfang der Nabe verteilt sind. In dem in WO 98/26192 genannten Beispiel umfasst das Scheibenbremssystem zwei Scheiben, die auf derselben Nabe montiert sind. Ein in WO 98/26192 offenbartes Befestigungsmittel zum Montieren der Scheibe auf der Nabe umfasst Gruppen von axial verlaufenden Nuten, die in der Nabe ausgebildet sind, und Zähne, die von den Scheiben in die Nuten ragen, wobei die Zähne entlang den Nuten gleitbar sind. Die Kraftapplikatoren liegen in Form von Blattfedern vor, die auf der Nabe in den Freiräumen zwischen den Gruppen von Nuten montiert sind. Dieses System setzt voraus, dass es, zumindest zwischen den Gruppen von Nuten, einen ausreichenden Zwischenraum zwischen der Nabe und den Scheiben gibt, um die Blattfedern und deren Biegung aufzunehmen. Dieser Zwischenraum hat den Nachteil, dass die Wahrscheinlichkeit, das eine Scheibe relativ zur Nabe kippt, größer wird und dadurch die Arbeitsweise der Nabe ungünstig beeinflusst wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Scheibenbremssystem anzugeben, bei dem der oben genannte Nachteil überwunden oder zumindest reduziert wird.
Die Erfindung gibt ein Scheibenbremssystem mit einer Scheibe und einer Nabe an, die so angeordnet ist, dass sie sich um ihre Achse dreht, wobei das System zudem Befestigungsmittel enthält, durch die die Scheibe derart auf der Nabe montiert ist, dass sich die Nabe und die Scheibe als eine Einheit um die Achse drehen und die Scheibe eine axiale Gleitbewegung auf der Nabe ausführen kann, wobei die Befestigungsmittel mehrere in der Nabe ausgebildete axial verlaufende Nuten und von der Scheibe in die Nuten ragende Zähne umfassen, wobei jeder Zahn gleitend in eine der Nuten aufgenommen ist, wobei das System auch elastische Mittel enthält, die so wirken, dass sie eine radiale Kraft zwischen der Scheibe und der Nabe ausüben, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Mittel Blattfedern sind, die in zumindest einer der Nuten angeordnet sind und mit den in diese Nuten ragenden Zähnen so in Kontakt stehen, dass sie eine radiale Kraft auf die Zähne ausüben.
Bei einem Scheibenbremssystem gemäß der Erfindung sind die Federn derart in den Nuten in der Nabe aufgenommen, dass sie keinen Platz zwischen den Nuten benötigen, wodurch der Zwischenraum beträchtlich verkleinert werden kann. Dadurch kann die Wahrscheinlichkeit, dass die Scheibe auf der Nabe kippt, verringert werden.
Ein Scheibenbremssystem gemäß der Erfindung kann von der Art sein, wie sie in WO 98/25804 offenbart ist, mit Ausnahme, dass das kerbverzahnte Befestigungsmittel, durch das Scheiben auf der Nabe montiert sind, durch ein Befestigungsmittel wie nachfolgend offenbart ersetzt wird. Das Bremssystem aus WO 98/25804 umfasst eine oder mehrere Scheiben, die auf einer Nabe von Blattfedern gesteuert, die zwischen der Nabe und den Scheiben wirken, verschiebbar sind.
Das System umfasst ferner einen Zylinder, der einstückig mit einer Aufhängungsverbindung und einem Sattel gebildet ist, der ebenfalls an der Aufhängungsverbindung befestigt ist, wobei der Sattel Träger für auf diesem montierte Reibmaterialbeläge hat.
Bei einem Scheibenbremssystem gemäß der Erfindung können die Federn flache Blattfedern, wie in WO 98/26192 offenbart, oder jegliche andere Art geeigneter Feder sein. Die Federn können beispielsweise Blattfedern sein, von denen jede zumindest drei Anschläge umfasst, die quer von der Feder abstehen und die derart in die Scheibe eingreifen, dass sie eine Kraft auf die Scheibe ausüben. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Anzahl der Kontaktpunkte zwischen der Feder und der Scheibe erhöht wird, wodurch die Kräfte gleichmäßiger um die Scheibe verteilt werden. Die Anschläge können durch Buckelabschnitte der Feder gebildet sein. Die Anschläge sind vorzugsweise länglich, so dass jeder Anschlag während der gesamten Bewegung der Scheibe auf der Nabe mit der Scheibe in Anlage bleibt. Die Anschläge können beispielsweise in Form von Rippen vorliegen, die parallel zu der Achse verlaufen, um die sich die Nabe dreht. Die Blattfedern können derart an der äußeren Oberfläche der Nabe befestigt sein, dass die Federn tangential zur Nabe verlaufen, wenn die Scheibe nicht auf der Nabe montiert ist. In den Blattfedern können Aussparungen, z. B. Löcher, gebildet sein, um die von den Anschlägen auf die Scheibe ausgeübten Kräfte zu steuern. Umfasst das Scheibenbremssystem eine oder mehrere weitere Scheiben, die auf der Nabe montiert sind, so können die Blattfedern in Gruppen angeordnet sein, wobei eine Feder in jeder Gruppe mit jeder Scheibe verbunden ist, und mindestens eine Feder in jeder Gruppe durch eine Verbindung mit einer anderen Feder in dieser Gruppe in Stellung gehalten ist.
Es folgt nun eine detaillierte, sich auf die beiliegenden Zeichnungen beziehende Beschreibung eines Scheibenbremssystems, das beispielhaft für die Erfindung ist.
In den Figuren ist
1 eine Endansicht des gezeigten Scheibenbremssystems;
2 eine vergrößerte Querschnittansicht entlang der gebrochenen Linie II-II in 1;
3 eine stark vergrößerte Perspektivansicht einer Blattfeder des gezeigten Scheibenbremssystems; und
4 eine Ansicht ähnlich der 3, jedoch einer alternativen Blattfeder des gezeigten Scheibenbremssystems.
Das gezeigte Scheibenbremssystem 10 der 1 und 2 ist für das Rad (nicht gezeigt) eines Fahrzeugs bestimmt. Das System 10 umfasst eine Scheibe 12, eine weitere Scheibe 14 und eine Nabe 16, auf der das Rad montiert werden kann. Die Nabe 16 ist so angeordnet, dass sie sich auf einer Mittelachse 18 der Scheiben dreht.
Die Nabe 16 umfasst einen nach innen kerbverzahnten, hohlen inneren zylindrischen Abschnitt 16a, der so angeordnet ist, dass er eine Antriebswelle (nicht gezeigt) aufnimmt, die das Rad antreibt. Die Nabe 16 umfasst ferner einen äußeren Flansch 16b an einem Ende des Abschnitts 16a. Dieser Flansch 16b hat vier breite Löcher 16c, durch die das Rad auf herkömmliche Weise an den Flansch 16b geschraubt werden kann. Der Flansch 16b dient ferner dazu, den Abschnitt 16a mit einem äußeren hohlen zylindrischen Abschnitt 16d der Nabe 16 zu verbinden.
Die Scheiben 12 und 14 sind identisch und liegen in Form von im Allgemeinen ringförmigem Gusseisen- oder Stahlplatten vor. Die zwei Scheiben 12 und 14 sind mittels Befestigungsmitteln des Systems 10 auf der zylindrischen äußeren Oberfläche des Nabenabschnitts 16d derart montiert, dass die Nabe 16 und die zwei Scheiben 12 und 14 sich als Einheit um die Achse 18 drehen, und die Scheiben 12 und 14 eine axiale Gleitbewegung auf der Nabe 16 ausführen können. Die Befestigungsmittel umfassen vier Nuten 20, die in der äußeren zylindrischen Oberfläche des Abschnitts 16d der Nabe 16 gebildet sind, und vier Zähne 22, die von jeder der Scheiben 12 und 14 nach innen ragen. Die Zähne 22 treten in die Nuten 20 ein und sind gleitend in diesen aufgenommen. Die Zähne 22 erstrecken sich jedoch nicht bis zu den unteren Oberflächen 20a der Nuten 20, wodurch ein Zwischenraum zwischen den unteren Oberflächen 20a und den inneren Oberflächen 22a der Zähne 22 vorhanden ist. Die Nuten 20 sind gleichmäßig entlang dem Umfang der Achse 18 von einander beabstandet, und jede Nut nimmt einen Bogen von etwa 45° um die Achse 18 ein. Zwischen den Nuten 20 ist die äußere Oberfläche des Nabenabschnitts 16d so bearbeitet, dass sie genau zylindrisch um die Achse 18 ist. Die innere Oberfläche jeder Scheibe 12 und 14 ist zwischen den Zähnen 22 ebenfalls so bearbeitet, dass sie genau zylindrisch um die Achse 18 ist und genau über die zylindrischen Abschnitte der äußeren Oberfläche des Nabenabschnitts 16d passt. Die genaue Passung der Scheiben 12 und 14 auf der Nabe 16 verringert die Wahrscheinlichkeit, dass die Scheiben 12 und 14 kippen.
Das System 10 umfasst ferner vier Reibbeläge 26 (2), die die Scheiben 12 und 14 durch Anliegen an seitliche Oberflächen der Scheiben abbremsen. Die Reibmaterialbeläge 26 sind an drei Grundplatten 28 befestigt, wobei sich eine Grundplatte 28a zwischen den Scheiben 12 und 14 und die anderen auf den der Platte 28a abgewandten Seiten der Scheiben 12 und 14 befinden. An der mittleren Platte 28a sind an beiden Seiten Reibbeläge 26 befestigt. Die Bremsbeläge 26 und die Grundplatten 28 sind in 1 nicht gezeigt. Die Reibbeläge 26 werden mit den Scheiben 12 und 14 durch Betätigungsmittel (nicht gezeigt) ähnlich den in WO 98/25804 beschriebenen in Kontakt gebracht. Wird die Bremskraft ausgeübt, so wird ein beweglicher äußerer Reibmaterialbelag 26 solange bewegt, bis die vier Beläge 26 und die Scheiben 12 und 14 alle miteinander in Kontakt stehen, wobei die Scheiben 12 und 14 und die Platte 28a axial gleiten, um diese Bewegung aufzunehmen.
Das System 10 umfasst ferner elastische Mittel, die eine radiale Kraft zwischen den Scheiben 12 und 14 und der Nabe 16 ausüben. Die elastischen Mittel umfassen vier Blattfedern 32, die auf der Nabe montiert sind und derart an den Scheiben 12 und 14 anliegen, dass die Federn 32 eine radiale Kraft zwischen jeder der Scheiben 12 und 14 und der Nabe 16 ausüben. Die Blattfedern 32 sind gleichmäßig entlang dem Umfang der Nabe 16 verteilt, wobei jede auf einer der unteren Oberflächen 20a der Nuten 20 montiert ist, d. h. die Federn 32 befinden sich in den Nuten und wirken zwischen der Oberfläche 20a und der inneren Oberfläche 22a des Zahns 22, der in die Nut 20 eintritt.
Eine der Blattfedern 32 ist im Detail in 3 gezeigt. Jede Feder 32 ist aus einem im Wesentlichen rechtwinkeligen Stück Federstahl gebildet, das 0,25–0,3 mm dick ist. Jede Feder 32 ist in dem Umfangsmittelpunkt einer der Oberflächen 20a mittels einer zentralen Schraube 36 befestigt, die durch ein Loch 32a in der Feder 32 geht und in die Nabe 16 eintritt. Jede Feder 32 verläuft axial auf der Nabe 16 durch den gesamten Bereich der axialen Bewegung der beiden Scheiben 12 und 14, so dass alle vier Federn 32 an beiden Scheiben 12 und 14 kontinuierlich anliegen. Die Federn 32 steuern die Gleitbewegung der Scheiben 12 und 14 auf der Nabe 16, wobei sie ein Kippen der Scheiben verhindern und die Auswirkung von Wärmeausdehnung kompensieren.
Jede Feder 32 umfasst vier axial verlaufende Anschläge 40, die quer von der Feder 32 abstehen. Die Anschläge 40 sind so angeordnet, dass sich auf jeder Seite des Lochs 32a zwei Anschläge befinden. Zwei der Anschläge 40 sind an den äußeren Enden der Feder 32 gebildet, wodurch sie verhindern, dass die Kante der Feder 32 in den Zahn 22 eingreift, und das Risiko, dass die Feder 32 bricht, verringern. Zwischen den zwei Anschlägen 40 ist auf jeder Seite des Lochs 32a ein rechtwinkeliges Loch 32b aus der Feder 32 herausgeschnitten. Das Loch 32b dient zum Steuern der durch die Anschläge 40 auf die Scheiben 12 und 14 ausgeübten Kraft.
Die Anschläge 40 sind durch Buckelabschnitte der Feder 32 gebildet, die in Form von im Wesentlichen semizylindrischen (im Querschnitt) Rippen vorliegen, die parallel zur Achse 18 verlaufen. Die Anschläge 40 sind in axialer Richtung langgestreckt, so dass jeder Anschlag 40 über die gesamte Bewegung der Scheiben 12 und 14 auf der Nabe mit den beiden Scheiben 12 und 14 in Anlage bleibt.
Jede Feder 32 ist so angeordnet, dass sie mit ihren Anschlägen 40 an den Scheiben 12 und 14 anliegt und Kräfte auf die Scheiben ausübt, um deren Bewegung auf der Nabe 16 zu steuern. Jede Feder 32 ist so angeordnet, dass die Feder 32 im Wesentlichen tangential zur Nabe 16 verläuft, wenn die Scheiben 12 und 14 nicht auf der Nabe 16 montiert sind. Die Federn 32 werden jedoch durch die vorhandenen Scheiben 12 und 14 verformt, so dass jeder Anschlag 40 elastisch auf die Scheiben 12 und 14 drückt. Die Federn 32 üben daher radiale Kräfte auf die Scheiben 12 und 14 aus.
Bei dem Betrieb des Scheibenbremssystems 10 steuern die Federn 32, wie vorher erwähnt, die Gleitbewegung der Scheiben 12 und 14 auf der Nabe 16. Jede Feder 32 liegt an vier Kontaktpunkten, die durch die Anschläge 40 gebildet sind, an der Scheibe an und verteilt somit die durch die Federn 32 ausgeübten Kräfte an jeder Scheibe gleichmäßiger.
4 zeigt zwei Blattfedern 42, die durch einen schmalen Steg 44 verbunden sind, wobei die Federn 42 und der Steg 44 aus einem einzigen Blatt Federstahl hergestellt sind. Die zwei Blattfedern 42 haben jeweils eine ähnliche Form wie die Feder 32, mit Ausnahme der fehlenden Löcher 32b, wobei jede Feder 42 vier Anschläge 46 hat, die ähnlich den Anschlägen 40 der Feder 42 sind. Die Federn 42 sind jedoch schmaler als die Federn 32, da jede Feder 42 an nur einer der Scheiben 12 und 14 anliegen soll. Die Federn 42 sind auf den Oberflächen 20a als Einheit montiert, die durch den Steg 44 mittels einer Schraube (nicht gezeigt), die durch ein in einer der Federn 42 gebildetes Loch 42a tritt, verbunden ist. Daher ist jede der Scheiben 12 und 14 mit vier der Blattfedern 42 verbunden, wobei die Federn 42 in Zweiergruppen angeordnet sind, von denen eine auf der Nabe 16 montiert ist und die andere durch die Verbindung über den Steg 44 mit der erstgenannten Feder in Stellung gehalten wird. Da der Steg 44 schmal ist, wirken die Federn 42 im Wesentlichen unabhängig.
Bei Abänderungen der Federn 32 und 42 können die Löcher 32a und 42a weggelassen werden und die Federn stattdessen mit Selbstsicherungsmitteln zum Halten derselben auf der Nabe 16 versehen werden. Solche Selbstsicherungsmittel können beispielsweise einstückige Stege umfassen, die von der Feder bis zu den einander abgewandten Enden der Nabe 16 verlaufen, so dass die Federn über die Nabe geklemmt werden können. Im Fall der Feder 32 erstrecken sich solche Stege senkrecht zu der Hauptebene der Feder von beiden Kanten der Federn aus, die senkrecht zu den Vorsprüngen 40 verlaufen. In dem Fall der Federn 42 hat jede der Endfedern 42 in einer Gruppe einen dieser Stege, der sich von seiner abgewandten Kante zu der Position des Stegs 44 erstreckt.
Bei einer weiteren Abänderung können die Federn 32 und 42 in eine nichtplanare Form gebracht werden, um die Kräfte festzulegen, die sie auf die Scheibe ausüben werden. Die Federn können beispielsweise in eine bogenförmige Form gebracht werden, so dass, wenn die Feder auf der Nabe montiert wird, jedoch bevor die Scheiben auf der Nabe montiert werden, die Enden der Federn weiter von der Nabe entfernt sind, als wenn die Feder planar wäre.

Claims

Scheibenbremssystem (10) mit einer Scheibe (12) und einer Nabe (16), die so angeordnet ist, daß sie sich um ihre Achse (18) dreht, wobei das System (10) zudem Befestigungsmittel (20, 22) enthält, durch die die Scheibe derart auf der Nabe montiert ist, daß sich die Nabe und die Scheibe als eine Einheit um die Achse drehen und die Scheibe eine axiale Gleitbewegung auf der Nabe ausführen kann, wobei die Befestigungsmittel mehrere in der Nabe (16) ausgebildete axial verlaufende Nuten (20) und von der Scheibe (12) in die Nuten ragende Zähne (22) umfassen, wobei jeder Zahn (22) eine Gleitpassung in einer der Nuten (20) darstellt, wobei das System (10) auch elastische Mittel (32; 42) enthält, die so wirken, daß sie eine radiale Kraft zwischen der Scheibe (12) und der Nabe (16) ausüben, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Mittel Blattfedern (32; 42) sind, die in zumindest einer der Nuten (20) angeordnet sind und mit den in diese Nuten (20) ragenden Zähnen (22) so in Kontakt stehen, daß sie eine radiale Kraft auf die Zähne (22) ausüben.
Scheibenbremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (32; 42) Blattfedern sind.
Scheibenbremssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Blattfedern (32; 42) zumindest drei Anschläge (40; 46) enthält, die so angeordnet sind, daß sie den Zahn (22) berühren und Kraft auf diesen ausüben.
Scheibenbremssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (40; 46) durch Buckelabschnitte der Feder (32; 42) gebildet sind.
Scheibenbremssystem nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (40; 46) länglich sind, so daß jeder Anschlag über die gesamte Bewegung der Scheibe auf der Nabe (16) mit der Scheibe (12) in Kontakt bleibt.
Scheibenbremssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (40; 46) in Form von Rippen vorliegen, die parallel zu der Achse (18) verlaufen, um die sich die Nabe (16) dreht.
Scheibenbremssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (32; 42) derart an der Außenseite der Nabe (16) befestigt sind, daß die Federn tangential zu der Nabe verlaufen, wenn die Scheibe (12) nicht auf der Nabe montiert ist.
Scheibenbremssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Blattfedern (32) Aussparungen (32b) gebildet sind, um die von den Anschlägen (40) auf die Scheibe (12) ausgeübte Kraft zu regeln.
Scheibenbremssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das System (10) eine oder mehrere weitere Scheiben (14) enthält, die auf der Nabe (16) montiert sind, und daß die Blattfedern (42) in Gruppen angeordnet sind, wobei eine Feder (42) in jeder Gruppe jeder Scheibe (12, 14) zugeordnet ist und zumindest eine Feder in jeder Gruppe durch eine Verbindung (44) mit einer anderen Feder in dieser Gruppe in Stellung gehalten ist.
Scheibenbremssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (32; 42) Selbstsicherungsmittel haben, die sie auf der Nabe (16) halten.